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居室氡污染与热释光累积测量法的应用
戴鸿贵　郑　正　余　刚
(江苏省农业科学院原子能农业利用研究所　南京　210014)
　　
吴少武
(江苏省地震局　南京　210014)
戴志轩
(国家建材局南京水泥设计院　南京 210029)
　　
孔令仁
(南京大学环境科学系　南京　210093)
此文于 1997 年 8 月 1 日收到。
本研究为国家科学基金项目、江苏省应用基础项目部分内容
本文叙述了室内氡污染的概况及其来源 ,并简述了一种热释光累积测氡法的原
理、方法及其应用 ,并与双滤膜法的测量结果比较 ,证明热释光累积测氡法更适用于
环境氡的监测。
关键词 :热释光 ( TL)累积法 　氡浓度
前 　　　言
氡气及子体是人类受到天然辐射的主要来源 ,约占 50 %[1～2 ] , ICRP60 报告指出 ,由于建
筑物居室中氡产生的个人剂量与集体剂量几乎比任何其它都高 ,需要特别关注[3 ] 。居室内的
氡这种天然污染已是国内外环保、辐射防护、保健物理和放射医学等领域的研究热点 ,是人类
生存与发展亟待解决的严重问题。
当前 ,国际上对居室内氡的最大允许浓度通常定为 150Bq/ m3 ,矿井为 400Bq/ m3 。很多国
家居室内氡的抽样调查结果表明 ,多达百分之十几到几十的居室超过 150Bq/ m3 。美国最近一
次 (1986～1990 年)抽样调查的数量最大 ,达 43000 户住宅。该统计结果为 ,全国室内氡浓度
数学平均值为 124Bq/ m3 ,21 %居室氡浓度超过 150Bq/ m3 ,5 %的居室超过 400Bq/ m3 ,119 %居
室超过 740Bq/ m3 (美国居室总数约 1 亿户) 。收集到其他抽样调查结果有 :加拿大 516 %住宅
超过 400Bq/ m3 ,1 %的住宅超过 800Bq/ m3 ;德国 3 %的居室超过 300Bq/ m3 。我国氡污染问题
也十分严重。例如 ,江西某地居室氡测量表明 ,居室氡浓度为 261Bq/ m3 。这是在南方 ,居室经
常开窗情况下的氡浓度 ,如在北方 ,冬季密封的室内氡浓度可能远高于此值[4 ] 。由上述可见 ,
不少居室内氡浓度超过矿井的浓度 ,而居民在居室中生活时间远远超过矿工在井下的工作时
间。
国外发达国家室内氡的监测早已成为常规 ,如美国新居室交付使用时 ,都需要有国家或环
保局指定的测氡公司所提供居室内的监测结果。随着我国经济高速发展 ,人民生活质量的提
高 ,人民环保意识也随之增强。居室内氡的监测也必将提到议事日程上来。目前 ,我国多数氡
监测采用瞬时测氡法 ,所得到氡水平的准确性受诸多因素 (如季节、昼夜、通风等)的影响 ,作者
881　 核 农 学 报　1998 ,12 (3) :188～191Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
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利用近年来研制的高灵敏热释光片[5 ]嵌在探测杯中布点累积测氡 ,并研制成一种“便携式的
热释光环境氡监测器”(国家专利号 ZL :9623107315) ,在农用实验室、花房 (温室) 等人防工程
等公共场所广泛累积测氡 ,并与双滤膜瞬时测氡结果比较 ,对其方法、结果进行讨论。
氡的特性及室内的来源
氡是一种天然的放射性元素 ,它有 3 种同位素 ,即222 Rn、220 Rn、219 Rn ,分别是天然的铀系、
钍系和锕系元素的衰变产物 ,属惰性元素 ,呈气体状态 ,半衰期分别为 31825d、5415s 和 3192s。
由于220 Rn、219 Rn 半衰期短 ,而222 Rn 半衰期长 ,所以自然界见到的氡射气 ,主要指222 Rn。222 Rn
是238U 的一系列衰变产物之一 ,从这个意义说 ,只要地壳中含有铀2238 ,就可能有氡2222 ,也就
是说“有铀就有氡”。众所周知 ,222 Rn 是226 Ra 直接衰变产物 ,更准确地说 ,在岩石、土壤含有
镭 ,就必然有氡。222 Rn 有 8 个子体 ,即 RaA (218 Po) 、RaB (214 Pb) 、RaC(214Bi) 、Rac′(214 Po) 、RaD
(210 Pb) 、RaE(214Bi) 、RaF (210 Po) 和 Ra G(206 Pb) 。由于他们的半衰期相差悬殊 ,对氡污染防治
有现实意义。那些寿命比氡短得多的子体有 RaA、RaB 和 RaC(见表 1) 。
表 1 　氡及其子体的放射性特征
名称 核素符号 半衰期 ( T1/ 2) 衰变常数λ(l/ s) 衰变类型 射线能量 E(MeV)
氡 222Rn 31825d 211 ×1026 α 5149
镭 A 218Po 3105min 3179 ×1023 α 6100
镭 B 214Pb 2618min 4131 ×1024 β 0178
镭 C 214Bi 1917min 5181 ×1024 β 3117
　　通常情况下氡是无色、无味的透明气体 ,气体密度为 9196kg1m - 3 。纯氡放射性活度为
515 ×1016 Bq/ L 。地面大气中所含氡重量百分比为 6153 ×10 - 17 % , 相当于氡浓度为
4144Bq1m - 3 ,氡具有较强的扩散能力 ,它在空气中的扩散系数为 01105cm2/ s ,在水中扩散系
数为 0182 ×10 - 5cm2/ s。
氡又是一种最重的惰性气体 ,化学性质极不活泼 ,一般条件下很难与其它元素发生化学反
应。氡在水中含量随着水温升高而溶解度降低 ,并从水中逸出 ,氡在大气中的含量随高度增加
而迅速减少。氡几乎对所有固体都有不同程度的吸附 ,随着温度降低 ,吸附能力增加 ,易被松
散多孔物质吸附。氡子体性质与氡不同 ,它们不是气体 ,而是重金属固体微粒。
氡通常通过 3 种方式进入室内 ,11 从地下断裂带或破碎带穿过建筑基底 ;21 从建材 (水
泥、碎石、砖块、赤泥土等)和装饰材料 (瓷砖、地砖、花岗岩地板、大理石、磷石膏墙等) 进入 ;31
随着自来水 (淋浴、盆浴、蒸发浴、洗衣房等)和家用煤气、燃煤等进入。影响居室氡气浓度除和
建筑物场地、建材和装饰材料种类有关外 ,还和建筑物位置、通风条件及氡析出有关。
由于氡易溶于水 ,特别易溶于脂肪中 ,它可以通过呼吸道和皮肤侵入机体 ,其子体进入人
体就紧紧地附着在呼吸道 ,造成内照射。国外许多国家报道证实 ,高浓度氡及子体的居室是肺
癌和呼吸道癌的致癌主要因素之一 ,长期生活在这种环境中的人们 ,日积月累 ,辐射达到一定
累积剂量时 ,其白血球下降 ,生理机能受损伤 ,还会诱发其它的癌症。
TL 累积测氡法
TL 累积测氡法系由灵敏度高的一种热释光片进行累积α剂量测定 ,并研制成一种便携式
981　3 期 居室氡污染与热释光累积测量法的应用
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图 1 　便携式热释光环境氡监测示意图
11 通风孔 ;21 密封盖 ;31 滤网 ;41 卡环 ;
51TL 片 ;61 插套 ;71 用黑纸包裹的 TL 片 ;
81 热释光支架 ;91 扩散杯 ;101 挂柄
热释光环境氡监测器 (该监测器的密封多孔盖内有纤维滤膜 ,热释光支架由插套和卡环等组
成) (见图 1) 。其原理是 ,将扩散杯在空气中放置 2～4 个月 ,氡气通过杯盖孔滤膜自由进入扩
散杯 ,而空气中氡子体被阻挡在杯外 ,氡气在扩散杯中达到平衡后 ,卡置在卡环上的裸露热释
光片受到α、β、γ射线辐射后 ,插套内用黑纸包裹的热释光片只受到β、γ两种射线辐照 ,取出热
释光片进行测试 ,其浓度 C 可由下述公式计算 :
C = N (α+β+γ) - N (β+γ)kt
式中 ,C 为氡浓度 (Bq·m - 3) ;t 为采样时间 (d) ;N (α+β+γ)为α+γ+γ TL 值 ;N (β+γ) 为
β+γTL 值 ;k 为刻度系数 ,k = 2128 ×10 - 4Bq·L - 1·d。
采用加拿大 Pylon 公司生产的 Rn2150 固体氡标准源刻度 ,该监测器探测下限为 4115 ×
10 - 2Bq·m - 3·d。其特点是体积小 (200ml) ,重量轻 ,杯体上有一孔挂柄 ,借助于小钉、挂勾可挂
置于墙壁 ,并能将杯体倒置。
表 2 　TL 累积测量法与双滤膜法测量结果比较
环境类型
TL 累积测量法 (Bq1m - 3)
X 珚X ±S
双滤膜法
(Bq1m - 3)
花房 6715 ,8110 ,5617 ,11611 ,12916 ,10513 9217 ±2818 73163 花房
(温室)
16317 ,16018 ,15719 ,15718 ,15010 ,15510 ,17814 ,17215 ,17514 16315 ±918 149163 实验室 10719 ,11917 ,19413 ,19415 ,14013 ,18612 15712 ±3913 132133 废源室 1390 ,2024 ,1496 ,976 ,1707 ,1231 1470 ±366 1169
变电所 5410 ,6418 ,19710 ,21015 ,18612 ,12115 ,13510 ,21312 14718 ±6410 15112
地下商店 18614 ,14013 ,19415 ,20418 ,25017 19513 ±3916 17012
地下娱乐场 18118 ,19415 ,14310 ,13610 ,18918 16819 ±2713 14015
地下舞厅 18018 ,21815 ,19118 ,25613 ,14310 ,14816 18918 ±4219 16215
地下咖啡屋 65312 ,48518 ,60119 ,73110 ,41518 ,49917 ,86317 ,78512 ,46711 61115 ±157 58311
地下通道 102512 ,106318 ,105215 ,94119 ,97918 ,86911 ,39919 ,35912 ,43211 79115 ±30212 623133 地下通道 1055 ,1088 ,84810 ,1044 ,1091 ,83014 99217 ±120 81411
地下工厂 67910 ,83910 ,81710 ,48018 ,44014 ,51816 629 ±17412 56610
091 核　农　学　报 12 卷
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　　我们利用该探测器对室内进行两次大面积布点测量 ,布点环境类型为花房、温室、地下变
电所、农用实验室、废源库、地下舞厅、娱乐场、咖啡屋、茶座、商店、地下通道、地下工厂。第 1
次布点时间 :1996 年 4 月 6 日～6 月 10 日 ,历时 2 个月 ,第 2 次布点 ( 3 )时间为 :1996 年 11 月
7 日～1997 年 3 月 17 日 ,历时 4 个月 ,放置高度 113～118m ,并与瞬时测量 (测量时间上午 10
～12 时)结果比较 (表 2) 。所用比对的为瞬时采样测量仪、双滤膜法、FT2648 绝对测氡仪。空
气采样泵采样 30min 后 ,1min 内将滤膜“采样位”推到“测量位”,在 ZnS (Ag) 闪烁探头主机上
测 30min ,239 Pu 参照源校正 ,其探测效率 (2π)为 82 % ,出口过滤效率为 92 % ,将测量结果代入
托马斯公式计算。
结 果 与 讨 论
由表 2 可见 :11 一般来说双滤膜法比热释光法测量结果低一些 ,大约在 30 %左右 ;21 热
释光法测量结果一般都是 6 个以上探测点平均值 ,而双滤膜法由于仪器携带不便 ,安装滤布麻
烦 ,采样时间与测量时间都较长 ,一般一个上午只能测 1～2 点 ;31 从热释光法测量结果看 ,第
2 次测量是在冬天 ,第 1 次在夏天 ,总体看 ,第 2 次测量结果比第 1 次高 ,与有关资料[1～2 ]相符
合。经在南京部分地下人防工程试用 ,结果较好[7 ] 。
综上所述 ,热释光累积测量法 ,简单、方便、稳定、准确 ,能广泛应用于人防工程、隧道、地
铁、地下建筑物及普通居室内的氡监测。
参 考 文 献
1 　UNSCEAR. Source effeets and risks of ioniziog radiation , New your , UN , 1988
2 　UNSCEAR. Report ,1993
3 　李德平等译. ICRP260 报告。1993 ,192
4 　朱文泉. 人类环境中氡的危害及其治理. 国外铀金地质 ,1994 ,11 (3) :243～248
5 　戴鸿贵等. CaSO4 : Tm2teflon 高灵敏热释光片的研制及其性能. 核农学通报 ,1992 ,13 (5) :241～244
6 　NCRP. Report No. 78 Evaluation of occupatinal and environmental exposures to radon daughters in the united states. 1984
7 　戴鸿贵. 辐射防护及相关学科论文集 ,北京 :原子能出版社 ,1996 ,433～438
INDOOR RADON POLL UTION AND T1 ACCUMULATING DETECTORS
Dai Honggui 　Zheng Zheng 　 Yu Gang
( Instit ute of A tomic Energy , Jiangsu Academy of A gricult ural Science , Nanjing 　210014)
Wu Shaowu
( Jiangsu B ureall of Earthquake , Nanjing 　210014)
Dai Zhixuan
( Nanjing Cement Design & Research Instit ute S tate A dminist ration of B uiding , Nanjing 　210029)
Kong Lingren
( Dept . Envi ron. Sci . & Engin . Nanjing U niversity , Nanjing 　210093)
191Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
1998 ,12 (3) :188～191